Paulijevo izključitveno načelo proti Hundovemu pravilu
Po odkritju atomske strukture je bilo toliko modelov za opis, kako se elektroni nahajajo v atomu. Schrodinger je prišel na idejo o "orbitalah" v atomu. Za opis orbital in elektronov v atomih sta predstavljena tudi Paulijevo izključitveno načelo in Hundovo pravilo.
Paulijevo načelo izključitve
Paulijevo izključitveno načelo pravi, da nobena dva elektrona v enem atomu ne moreta imeti vseh štirih kvantnih števil enakih. Orbitale atoma opisujejo tri kvantna števila. To so glavno kvantno število (n), kotni moment/azimutno kvantno število (l) in magnetno kvantno število (ml). Iz tega glavno kvantno število definira lupino. Lahko sprejme poljubno celo število. To je podobno obdobju ustreznega atoma v periodnem sistemu. Kvantno število vrtilne količine ima lahko vrednosti od 0, 1, 2, 3 do n-1. Število podlupin je odvisno od tega kvantnega števila. In l določa obliko orbitale. Na primer, če je l=o, potem je orbitala s, za p orbitalo pa l=1, za d orbitalo l=2 in za f orbitalo l=3. Magnetno kvantno število določa število orbital ekvivalentne energije. Z drugimi besedami, imenujemo te degenerirane orbitale. ml ima lahko vrednosti od –l do +l. Poleg teh treh kvantnih števil obstaja še eno kvantno število, ki definira elektrone. To je znano kot spinsko kvantno število elektronov (ms) in ima vrednosti +1/2 in -1/2. Torej, da bi določili stanje elektrona v atomu, moramo določiti vsa štiri kvantna števila. Elektroni se nahajajo v atomskih orbitalah in samo dva elektrona lahko živita v orbitali. Poleg tega imata ta dva elektrona nasprotna vrtenja. Zato je tisto, kar je rečeno v Paulijevem izključitvenem načelu, res. Na primer, vzamemo dva elektrona na ravni 3p. Glavno kvantno število za oba elektrona je 3. l je 1, ker se elektroni nahajajo v p orbitali. ml je -1, 0 in +1. Zato obstajajo 3 p degenerirane orbitale. Vse te vrednosti so enake za oba elektrona, ki ju obravnavamo. Ker pa se elektrona nahajata v isti orbitali, imata nasprotna vrtenja. Zato je spinsko kvantno število različno (eno ima +1/2 in drugo -1/2).
Hund pravilo
Hundovo pravilo je mogoče opisati na naslednji način.
»Najbolj stabilna razporeditev elektronov v podlupinah (degeneriranih orbitalah) je tista z največjim številom vzporednih spinov. Imajo največjo množino.”
V skladu s tem se bo vsaka podlupina napolnila z elektronom v vzporednem vrtenju, preden bo dvojno napolnjena z drugim elektronom. Zaradi tega vzorca polnjenja so elektroni manj zaščiteni pred jedrom; zato imajo največjo elektronsko-jedrsko interakcijo.
Kakšna je razlika med Paulijevim izključitvenim načelom in Hundovim pravilom?
• Paulijevo izključitveno načelo govori o kvantnih številih atoma. Hundovo pravilo govori o tem, kako so elektroni napolnjeni do orbital atoma.
• Paulijevo izključitveno načelo pravi, da imamo samo dva elektrona na orbitalo. In Hundovo pravilo pravi, da se le po polnjenju z enim elektronom v vsako orbitalo zgodi združevanje elektronov.
• Paulijevo izključitveno načelo opisuje, kako imajo elektroni v istih orbitalah nasprotne vrtljaje. To lahko uporabite za razlago Hundovega pravila.
